高速公路软土路基处理方法选择及其应用

2015-02-26张延峰

黑龙江交通科技 2015年8期

关键词：处理方法高速公路

张延峰

(广州市道路工程研究所)

高速公路软土路基处理方法选择及其应用

张延峰

(广州市道路工程研究所)

摘要：结合工程实例对高速公路软土路基施工中的软弱地基的处理方法进行研究，通过对高速公路软基处理方法选择，最后选取最优方案水泥搅拌进行工程实践，实践证明，在该工程中此种软弱地基的处理方法取得了良好的效果。

关键词：高速公路；软地基；处理方法

1工程概况

项目位于某地丘陵区,总体地势北西高南东低,地貌类型为构造剥烛型和侵蚀堆积型。构造剥烛型地貌表现为圆形山包、长条形山脊,山包和山脊的高程一般为370×480 m;侵烛堆积型地貌表现为丘间侵烛洼地和侵烛堆积型的各级阶地。按全封闭、全立交高速公路标准建设,双向四车道,设计速度80 km/h准路基宽度24.5 m。

2高速公路软基处理方法选择

本项目软土大部分属于淤泥质土，具有较大的含水量；从地质勘察信息与设计文件来看，其天然地基承载力无法符合道路设计与竣工使用要求。因此，在进行路基的铺筑施工前，一定要根据实际需要进行有效的处理工作。

对于本高速公路项目来说，其工期要求较紧，属于工期受限的工程项目。因此，在软基的处理工作上，其办法一定要优先考虑工期要求，所选用的办法可以在工期较短的前提下实现软基的有效处理，并使整个工程地基得到固结沉降，满足设计的稳定性标准。在此背景下，经过多方面的考量，主要基于下述几种方案进行选用，见表1。

由表1可知，后两种办法对工期的要求较高，出于本高速公路项目对工期的要求，率先弃用。因此，在软基处理工作上，主要可以从水泥搅拌桩、强夯置换法、CFG桩以及PHC管桩等四个方案中选用。然后根据本工程设计方案，对这四种方案造价进行初步估算后，再根据工程特点得到不同方案的优缺点进行比较，见表2。

表1　初选软基处理方法工期比较

表2　初选软基处理方法比较

根据表2进行分析，并经过专家群体讨论决策后，本工程软基处理主要选用了水泥搅拌桩的办法。这是因为从上表可知，水泥搅拌桩在造价上相对便宜，进度容易控制，与本高速公路工程要求较为吻合。

3水泥搅拌桩设计与施工

3.1　设计计算

在整个施工上，最不利断面属于较为薄弱的环节，因此一般先对其进行选择与计算。在一般情况下，如果某段路基填土高度较高，且其软基较厚时，那么该位置即可作为不利验算断面进行水泥搅拌桩的设计。而针对本工程来说，在全面把握设计方案与相关资料后，主要把桩号K2+360作为最不利验算断面。其路基填土最高为6.608 m，且软基厚度为10.2 m。同时以桩号K2+360周围钻孔36的土样为本次设计资料的依据进行相关设计计算。

在本次计算上，主要利用相关岩土工程的计算软件。经过软件计算后发现，通过水泥搅拌桩办法完成复合后，工程地基的承载力完全可以满足实际要求。其中，计算结果显示复合地基在运行15 a内工后，其沉降距离在27 cm左右，完全符合一般路段对工后沉降的50 cm以下标准，同样其还符合一般构造物基础中对工后沉降标准的30 cm以下。从以上几点分析可以知道，在本项目中对软基进行处理时所选用到的水泥搅拌桩办法完全符合实际要求。

3.2　施工处理

(1)桩位平面布置

对于水泥搅拌桩，本文工程在桩位布置上，其桩位在平面布置上主要呈现等边三角形，其中相邻桩位之间的距离为1.5 m，而个桩的直径为0.5 m。

(2)工艺试桩试验

基于本项目地质勘察报告分析发现，其软土地基区域的含水率处于30%到50%的水平之间，在经过多层面考量后，主要选用看湿喷法来对地基进行处理。

在此次试验中，对水灰比初选为0.45到0.55之间，水泥则选用42.5级强度的普通硅酸盐水泥。而为了全面把握工程的实际情况，在进行大面积施工前，现行三次试桩试验，下表为前两次的试验结果，如表3所示。

表3　试桩试验数据

续表3

基于表3的试验结果，出于降低造价与缩短工期两个层面的考量，在充分保障施工质量的前提下。下面根据第2次试验结果对水泥搅拌桩的施工工作进行进一步优化，下面对第3次试验方案进行简要列举。

①在第二次实验的基础上，再次设置14根水泥搅拌桩，其水灰比控制在0.5，并把先前选择的三乙醇胺减水剂转换成0.6%的木质素减水剂。

②把四喷四搅转换成为三喷四搅施工办法，其中第一次下钻时不用进行喷浆，其余部分则要求喷浆。

③基于机械性能出现，要求“下2—上1—下2—上2”(1、2表示档位)，而对于水泥搅拌桩一定要钻到持力层的0.5 m或以上水平。

在进行第3次试桩试验后，从实验结果来看，其成桩效果更为良好，而地基的承载力也完全符合实际要求，同时还有利于节约造价与缩短工期。基于上述分后，大面积施工工作可以执行。

(3)进行场地施工

基于第三次试桩试验的参数出发，在充分把握设计文件要求后，将对水泥搅拌桩进行大面积的施工工作。搅拌下沉时采用2档，提升采用1档。

施工质量控制：水泥搅拌桩施工时，其质量控制的关键在于把握喷浆量与水灰比，因为其直接影响到施工水泥的用量。而对于水泥材料来说，由于其属于桩体的最为重要的材料，因此其用量的多少直接影响到桩体的强度与质量。因此，在实际施工上，施工人员一定要定期通过泥浆比重计进行测定和记录工作。并根据水泥浆比重与水灰比之间的关系进行把握，同样做到水灰比的严格控制。另外，对于喷浆量的控制，一般可以选用流量计进行有效控制。

(4)质量检测

①在成桩7 d后，就可以对水泥搅拌桩的桩头进行开挖。对于开挖的深度，一定要处于停浆面0.5 m以下，这时可以对水泥搅拌桩成桩后的均匀度进行直接肉眼观察，并测量桩径。在质量检测工作上，其检测数量要保持在总桩数量的5%以上。在此工程的检测上，发现搅拌成桩的效果较为良好，同时桩径也满足实际设计要求。

②在成桩28 d左右，质量检测人员需要对复合地基的载荷进行全面检测。在检测的过程中，承压板的尺寸一般要选择在1.396 m×1.396 m，其检测数量同样要保持在成桩总数的0.5%以上。在此次检测报告中，其复合地基承载力特征值均大于100 kPa，均可以满足实际设计要求，因此此次软基的处理工作较为成功。

5结论

本文结合案例，对软基处理方案择优分析，在经过多层考量后选用到水泥搅拌桩对软基进行处理。而完成设计验算、工艺试桩试验、大面积施工以及质量检测后发现水泥搅拌桩在本工程中较为适用，完全符合高速公路的设计与通车使用要求，因此本次工程对软基处理的方法选择、优化以及应用等也具有一定的意义。

参考文献：

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[2]粟海祥．高速公路软土路基处理技术研究[J]．中国水运，2011，(3)：182-183．

[3]潘瑞春，黄瑞章，周新年，周成军．道路工程软土地基处理方案选择研究进展[J]．公路交通科技，2012，(10)：23-26.